摘要

最大摄氧量（VO₂max）是评估有氧能力的指标之一，它与死亡率呈负相关，与游泳成绩呈正相关。衰老对久坐人群和运动员的 VO₂max 下降均有直接影响。鉴于老年游泳运动员数量显著增长，且缺乏该群体 VO₂max 的数据，本研究旨在比较不同年龄组竞技老年游泳运动员的 VO₂max 参数。研究样本为 22 名老年游泳运动员，按年龄分为三组（G1：32.6±2.9 岁；G2：44.8±2.4 岁；G3：64.1±8.0 岁）。在泳池评估前进行人体测量和身体成分测量。在递增间歇 200 米自由泳测试中记录摄氧量、心率（HR）、血乳酸浓度（[La]）和主观疲劳感知评分。运用描述性和推断性统计分析（α = 0.05）。尽管年龄对各变量影响效应量较大，但各组间 VO₂max（G1：49.2±6.2；G2：43.4±4.2；G3：39.6±9.8 毫升・千克⁻¹・分钟⁻¹）和最大 [La]（G1：10.0±4.0；G2：9.2±2.2；G3：7.4±2.4 毫摩尔・升⁻¹）并无显著差异。另一方面，G3 组达到的最大心率（149.0±9.5 次 / 分钟）低于 G1 组（177.1±7.2 次 / 分钟）和 G2 组（168.6±10.4 次 / 分钟）。尽管与年龄相关的生理参数下降会影响摄氧量，但 VO₂max 数据的离散度表明，除年龄外，这些结果还需考虑其他因素，如游泳经验的差异。

关键词：衰老；摄氧量；运动表现；血乳酸；主观疲劳感知评分

引言

专为 25 岁以上人群举办的老年游泳比赛参与人数逐年增加，与此同时，各年龄参赛组（25 - 89 岁）的运动成绩也有所提高。老年组的参与者多种多样，包括前运动员、成年后才开始游泳的人，以及经过多年训练后转项的人。不同的运动经历和当前投入训练的时间等因素，使得这一游泳群体存在很大差异。尽管存在这种异质性，但老年组是研究与规律运动训练相关衰老的理想模型。在分析游泳运动训练的生理反应时，最大摄氧量尤为重要。

最大摄氧量（VO₂max）指人体摄取、运输和利用氧气的最大能力，是评估有氧能力的指标之一，它与死亡率呈负相关，与游泳成绩呈正相关。虽然 VO₂max 是心肺适能的良好指标，但在运动员中对其进行评估很常见，而且由于衰老、久坐生活方式和运动对心肺适能的影响，对老年运动员进行此类评估也很有必要。一般来说，无论是久坐人群还是运动员，VO₂max 都会随年龄增长而下降，不过运动员的下降速度较慢。游泳中 VO₂max 的测量已发展出更实用、更符合运动实际情况的方法，即通过将水动力呼吸管与便携式气体分析系统相结合。间歇递增至力竭测试已用于游泳中获取 VO₂max，该测试通过每次重复时提高游泳速度来实现。然而，根据相关综述，使用该系统对游泳运动员进行的研究较少，据我们所知，现有研究中没有涉及老年游泳运动员的。在老年跑步者中，29 名 50 - 70 岁运动员的 VO₂max 值（51.5±10.2 毫升・千克⁻¹・分钟⁻¹）低于 49 名 20 - 49 岁运动员（61.9±8.2 毫升・千克⁻¹・分钟⁻¹ ）。这种 VO₂max 的差异归因于多种因素，尤其是心脏的收缩和舒张功能等中枢因素。

游泳和其他任何体育锻炼一样，需要有氧代谢和无氧代谢共同提供能量。有氧代谢在游泳等运动中起着核心作用，这不仅是因为相对失重、仰卧姿势、被动和主动阻力等因素。此外，衰老对 VO₂max 的降低有直接影响，然而，训练能够维持一定的肌肉量，从而延缓 VO₂max 随年龄的下降。中枢生理变量，如最大心率（HRmax），以及外周生理变量，如肌肉组织的内在特性，都可以解释耗氧量（VO₂）的变化。另一方面，运动后血乳酸的最大浓度（[La] max）反映了无氧代谢的贡献，它也会随年龄增长而下降。如果运动训练和衰老会对最大摄氧量和其他生理变量产生影响，那么对老年运动员运动时的用力特征和生理反应进行研究，有助于理解这两个过程。鉴于老年游泳运动的显著发展，以及需要了解这些生理参数对其运动表现的影响，尤其是关于这些运动员最大有氧能力的差异，本研究旨在确定竞技老年游泳运动员的年龄对间歇递增速度自由泳测试中生理反应的影响。我们的假设是，尽管坚持训练，老年游泳运动员的年龄越大，VO₂max 越低。

方法

参与者

样本由 22 名男性老年游泳运动员组成，根据年龄百分位数（P）分为三个不同年龄组：第 1 组：≤P33（n = 8）；第 2 组：P33.1 至 P66（n = 7）；第 3 组：≥P66.1（n = 7）。邀请那些至少定期训练两年（每周训练三次，每天至少游 2000 米），且至少在正式老年比赛中定期参赛一年的游泳运动员参与研究，并将其纳入研究对象。排除停止训练超过四周的运动员。所有参与者在过去 12 个月内都定期在泳池和公开水域进行训练和参加老年比赛。志愿者游泳运动员在了解研究的所有信息后签署了知情同意书，该研究已获得当地研究伦理委员会批准（编号 67847417.0.0000.5347）。使用 G*Power 3.1.9.7 软件计算所有因变量的事后 p 值，计算时考虑样本量和效应量。这些 p 值范围从 0.95 到 0.11。最初共有 28 名游泳运动员参与测试，但有 6 人在间歇递增速度测试中未达到 VO₂平台期，因此最终样本量为 22 名游泳运动员。

人体测量和身体成分评估

为确定人体测量特征，在游泳者穿着适合游泳的服装且赤脚的状态下，测量其体重（千克）、身高（厘米）和臂展。所有人体测量均在下午第一次游泳测试前进行，测量在配备测量设备的私人房间内进行。所有人体测量评估均由两名国际人体运动学促进会认证的 2 级研究人员进行。测量体重时，使用体重秤（巴西 G - Tech Glass 200® 秤，量程 150 千克，精度 0.1 千克）；测量身高时，受试者站直，双脚并拢，脚跟靠在身高计上，头部保持在法兰克福平面（巴西 Cescorf® 便携式袖珍身高计，量程 3 米，精度 0.1 厘米）；测量臂展时，受试者仰卧在 3 厘米厚的垫子上，肩部外展 90°，肘部、手腕和手指伸直，测量两手手指尖（中指指尖）之间的最大距离（巴西 3M 人体测量卷尺，量程 2 米，精度 0.1 厘米）。使用双能 X 线吸收法（DXA，美国 Hologic Discovery W）及同一制造商的软件评估体脂百分比（%）。测试前，要求游泳者：（i）在测试前 24 小时内不进行任何中高强度的体育活动；（ii）在测试前 72 小时内不饮酒；（iii）在测试前 24 小时内不摄入咖啡因；（iv）在未告知研究团队的情况下，测试前 24 小时内不服用任何类型的钙补充剂。此外，参与者在测试前需至少禁食 4 小时，期间仅允许饮用纯水。测试时，参与者仰卧在检查台上，身体对齐并居中，臀部和肩部伸展后开始进行 X 射线扫描。

实验设计

运动员完成社会人口学和训练调查问卷，填写游泳练习时间和上一年比赛的最佳成绩。根据世界游泳协会评分表（https://www.worldaquatics.com/swimming/points），将最佳比赛成绩转换为积分（FINAp）。所有游泳运动员均在比赛期接受测试。为避免可能的影响，要求他们：（i）测试前 24 小时内不进行高强度运动；（ii）不改变饮食习惯；（iii）测试前 72 小时内不饮酒。熟悉过程：游泳运动员在常规训练中至少使用简易呼吸管和鼻夹一周，并在佩戴呼吸管游泳时进行简单转身练习。

测试方案包括：（i）一次 200 米全力游（T200）；（ii）一次 n×200 米递增速度间歇测试（I200）。在 T200 测试中，除记录成绩和平均游泳速度（200 米 ÷ 用时（秒））外，不进行其他测量。

每次泳池测试前，运动员需进行标准化热身，包括佩戴简易呼吸管（与熟悉阶段使用的相同）以低至中等强度游 200 - 400 米自由泳，以及佩戴适合气体收集的呼吸管（意大利 Cosmed 公司的 Aquatrainer）游 200 米，该呼吸管水动力阻力低，同时使用鼻夹。由于设备限制，运动员必须在水中出发，呼吸时不能有转动动作，且只能向同一侧进行简单转身，蹬壁后不能有水面滑行或水下阶段。

T200 测试的目的是在与递增测试相同的条件下确定最佳游泳时间，以便计算测试速度。使用手动秒表（日本卡西欧 HS - 30W）记录时间。为获得 VO₂max，进行 I200 测试以收集气体，进而确定 VO₂max。I200 测试在 T200 测试至少 24 小时后进行。I200 测试的第一次重复游速度设定为比 T200 测试的平均速度慢 0.30 米 / 秒，之后每次 200 米重复游速度增加 0.05 米 / 秒。每次重复之间进行 30 秒的被动恢复。当呼吸交换比（RER）小于 1 时开始测试，直至参与者无法维持规定速度时结束。使用水下发光视觉节奏器（位于泳池底部）每 200 米提示和控制游泳速度。所有实验均在相同环境条件下进行，由所有运动员在室内 25 米恒温泳池中完成，T200 测试在下午（下午 3 点至 7 点）进行，I200 测试在上午（上午 8 点至 12 点）进行。

图1间歇递增测试期间获得的VO₂曲线示例。在该示例中，游泳者进行了6次200米重复游。 

数据收集与处理

在 I200 测试期间，使用美国 Garmin 公司的 920XT 型心率监测器测量心率（HR）。运动员进入泳池休息 5 分钟后进行首次测量（HRrest），之后在整个极限测试过程中持续测量。HRmax 定义为 I200 测试期间获得的最高心率值。为便于后续比较，根据公式 HRmaxest = 208 -（0.7× 年龄）计算估计最大心率，同时考虑到该方法在水环境中的局限性，计算实测值与预测值之间的差异，并估算在泳池中达到的最大心率百分比（% HRmaxest）。使用便携式气体分析仪（意大利 Cosmed 公司的 K5）连接适合游泳时收集呼吸气体的呼吸管（意大利 Cosmed 公司的 Aquatrainer），通过连续逐次呼吸呼气气体收集系统进行通气气体收集。每次收集气体前，按照制造商说明对肺功能仪进行校准（使用已知气体浓度）。这些设备通过钢缆悬挂在水面上方 2 米处，尽量减少设备对水中游泳者的干扰。测试结束后，为减少不代表生理数据的气体采集噪声，手动过滤耗氧量数据，使用平均参考值 ±4×（标准差）进行筛选，并在分析中采用五次呼吸值的移动平均值。在休息时（休息 5 分钟后）和 I200 测试结束后，采集指尖毛细血管血以评估血乳酸水平（[La]，瑞士罗氏 Accusport 血糖仪），直至观察到 [La] 下降（间隔 1、3、5 和 7 分钟），记录 [La] max。每游 200 米，使用 15 级 Borg 量表评估主观疲劳感知评分（RPE）以监测运动强度变化，并在递增测试结束后立即评估。记录测试结束时的最高 RPE 值（RPEmax）。

当 VO₂出现平台期，即速度增加时 VO₂变化不超过 2 毫升・千克⁻¹・分钟⁻¹ 时，认为达到 VO₂max。本研究仅使用达到平台期的游泳者的数据。为确保游泳者达到最大运动强度，除出现平台期外，还考虑以下标准：（1）[La] 水平≥8 毫摩尔 / 升；（2）高呼吸交换比（RER≥1）；（3）高心率（≥90%）；（4）高 RPE 值。分析最后 200 米重复游的最后 60 秒数据，取过滤后数据的平均值作为 VO₂max。图 1 展示了 I200 测试期间 VO₂曲线的示例，从中可以观察到，尽管游泳速度增加，但 VO₂仍保持稳定。

统计分析

使用 Shapiro - Wilk 检验验证数据分布。计算均值、标准差和 95% 置信区间的上下限。采用单因素方差分析比较根据年龄百分位数（33% 和 66%）划分的三个组。使用 Levene 检验和 Tukey 事后检验。根据 η² 计算效应量，并将其分为小效应量（η²≥0.01）、中等效应量（η²≥0.06）或大效应量（η²≥0.14）。使用 IBM SPSS 统计软件包进行分析，设定 α 值为 5% 时具有统计学意义。为更好地分析结果，计算组间百分比差异。

结果

表 1 展示了游泳运动员的特征和 FINAp 积分。各组在人体测量学方面相似，但体脂和臂展的效应量较大，身高的效应量中等。在 FINAp 积分方面，年轻组得分高于老年组，因此在比赛中的表现更好。G2 组的训练年限不到其他组的一半，虽然无统计学差异（可能是由于方差较大），但效应量较大（η² = 0.31）。

图 2 展示了各组 VO₂max 的个体值、均值和标准差。各组间 VO₂max 无显著差异（结果见表 2），然而 G1 组的 VO₂max 值比 G2 组高 15%（平均年龄相差 11 岁），G2 组比 G3 组高 2.6%（平均年龄相差 20 岁），虽无统计学差异，但年龄对 VO₂max 的效应量较大（η² = 0.25）。图 2 显示各组存在异质性：在年龄最小的 G1 组中，部分运动员的耗氧量与年龄最大的 G3 组运动员相似甚至更低。

表 2 展示了 n×200 米递增测试期间获得的生理数据。各组休息时的生理值无差异，且效应量均较小。测试期间获得的 HRmax 和 RPEmax 值在 G3 组存在差异，该组数值在各组中最低。年龄在很大程度上解释了这些结果中的方差（η²）。然而，与估计结果相比，G1 组和 G2 组的 HRmax 结果比预测值低约 5%，G3 组低约 10%，G1 组和 G2 组的平均差异为 - 8 次 / 分钟，G3 组为 - 14 次 / 分钟。在 [La] max 方面，G1 组的平均值比 G2 组高 8%，比 G3 组高 19.6%，虽无统计学差异，但年龄可解释 15% 的方差（η²）。

讨论

本研究旨在确定竞技老年游泳运动员的年龄对间歇递增速度自由泳测试中生理反应的影响。主要发现与获得的 VO₂max 值有关，尽管年龄组之间在 VO₂max 上无统计学差异，但年龄组的效应量很大。HRmax 也存在类似情况，此外，G3 组的 HRmax 值较低。G2 组的训练经验不到其他组的一半。此外，从 VO₂max 的离散度和游泳训练年限的较大标准差可以看出，老年游泳运动员在组内存在异质性，例如 G3 组中部分运动员的耗氧量≥G1 组和 G2 组的运动员。对高水平运动员进行的递增测试（采用逐次呼吸气体收集法）中，VO₂max 结果比本研究中的 G1 组高 13.8% - 23.4% ，然而这些运动员的平均年龄未超过 20 岁。此外，高水平运动员有系统且高强度的训练计划，这有助于提高有氧能力。

很少有研究使用 I200 测试评估老年游泳运动员的 VO₂，且以往研究未在游泳过程中进行连续气体收集，而是通过回溯外推法获取结果，并且所使用的老年样本平均年龄小于 35 岁。对 8 名年龄为 29.7±3.8 岁、FINAp 评分为 491.8±79.7 的男性老年游泳运动员进行了 I200 测试，结果显示其 VO₂峰值为 63.0±7.7ml・kg⁻¹・min⁻¹ 。尽管由于该研究通过回溯外推法确定 VO₂峰值，而本研究采用直接测量法确定 VO₂max，二者结果不具可比性，但本研究中的游泳运动员通过 FINAp 评估的表现更低，这可能导致其 VO₂低于上述研究中的游泳运动员，因为有氧耐力表现主要取决于 VO₂max。此外，在一个赛季中对 14 名（35.6±7.4 岁）老年游泳运动员的 VO₂max 进行了 I200 测试，基线 VO₂max 结果为 41.6±7.3ml・kg⁻¹・min⁻¹ （但该值是通过回溯外推法检测到耗氧量后平均 6 秒得到的），运动员在整个训练过程中有所提升，研究结束时达到 50.2±9.6ml・kg⁻¹・min⁻¹ 。这种有氧能力的提升可能与游泳运动员初始训练水平较低有关，因为该研究未对先前训练量做出最低要求。在本研究中，即便纳入了训练经验超过两年的运动员，我们也无法排除训练对 VO₂max 值及其组间差异的干扰。不过，年龄对这一生理变量的显著影响仍需加以考虑。VO₂max 似乎是有氧耐力运动员随年龄增长表现下降的关键机制。据报道，健康的久坐人群在 25 岁之后，VO₂max 每十年下降 10%。对于多年来训练量、频率和强度都有所下降的有氧耐力训练者而言，下降幅度甚至更大。相反，坚持训练的人，其 VO₂max 的下降情况与久坐人群类似。将老年游泳运动员的 VO₂max 与同年龄段久坐男性相比，会发现游泳运动员的 VO₂更高：25 - 34 岁（41.9±7.2 对比 49.2±6.2ml・kg⁻¹・min⁻¹ ）、45 - 54 岁（35.6±7.7ml・kg⁻¹・min⁻¹ 对比 41.1±3.9ml・kg⁻¹・min⁻¹ ）以及 55 - 64 岁（30.0±6.3 对比 40.6±10.5ml・kg⁻¹・min⁻¹ ）。

与年龄匹配的久坐人群相比，老年运动员较高的 VO₂较为常见，这带来了两方面好处：一是提高生活质量，二是降低全因死亡率。定义 VO₂的生理因素可以用菲克方程（心输出量 × 动静脉氧分压差（O₂diff））来表示。因此，从生理因素考虑，VO₂max 随年龄增长而降低是中枢因素（HRmax 和每搏输出量减少）和外周因素（O₂diff 和肌肉量减少）变化的结果。就中枢因素而言，本研究中最年长组的 HRmax 值较低。10 岁之后，老年运动员和久坐人群的 HRmax 以每年约 0.7 次 / 分钟的速度下降。因此，最大每搏输出量的减少似乎与 HRmax 的降低共同导致了老年运动员最大心输出量的下降 。一项针对老年有氧耐力运动员（VO₂max 为 58.0±8.3ml・kg⁻¹・min⁻¹ ）、短跑运动员（VO₂max 为 47.0±8.2ml・kg⁻¹・min⁻¹ ）和先前久坐运动员（VO₂max 为 41.1±5.8ml・kg⁻¹・min⁻¹ ）的横断面研究通过回归分析发现，老年有氧耐力运动员的最大心率下降速率更高（0.68 次・分钟⁻¹・年⁻¹ ），短跑运动员则较低（0.47 次・分钟⁻¹・年⁻¹ ）；并且两组的氧脉搏和血红蛋白下降情况相似。这些结果表明，VO₂max 下降速率更快可能是对心率下降的一种反应。人们认识到，随着年龄增长，收缩期容积和心输出量会减少，再加上血管僵硬度增加，共同导致心脏功能下降。另一方面，一项荟萃分析发现，有氧耐力训练所增加的最大心输出量不受年龄的负面影响，而是受身体成分的影响（体脂百分比越低，最大心输出量越大）。鉴于本研究中年龄较大的老年游泳运动员与年轻运动员的 VO₂max 相近，但 HRmax 较低，我们可以推断，外周参数可能是维持有氧能力的原因。

O₂diff 受多种因素影响，包括肌肉量以及运输、摄取和利用 O₂的能力（毛细血管化、肌纤维类型、有氧酶）。尽管身体成分的很大一部分方差可由年龄解释，但各组的脂肪百分比相似，体重值也相近，这意味着瘦肉组织的值大致相同。在其他针对老年运动员的研究中，通过 DXA 测量也发现不同年龄组之间身体成分相似。尽管各组之间相似，但先前的研究发现，在脂肪百分比增加最多的跑步者中，VO₂max 的下降速率更大，这表明瘦肉量对绝对 VO₂max 有贡献，而体脂增加会影响相对 VO₂max 。然而，不能认为本研究中年龄较大的游泳运动员能够维持较高的 VO₂max 是由于肌肉组织得以保留，因为在老年有氧耐力运动员、年龄匹配的久坐运动员、年轻久坐运动员和年轻有氧耐力运动员之间，尽管 VO₂max 值存在差异，但瘦肉组织值并无差异，这表明存在其他肌肉内在因素的干扰。

健康衰老的特征是肌肉纤维的大小和数量减少，主要是 II 型纤维，而 I 型纤维在衰老过程中似乎得以保留，这导致老年人肌肉力量下降。II 型纤维在运动中主要负责无氧糖酵解途径，其数量减少是导致衰老过程中乳酸生成下降的因素之一。在本研究中，各组之间的 [La] max 值没有差异。在与本研究类似的递增测试中，精英游泳运动员的 [La] max 结果在 7.2 - 10.8mmol・L⁻¹ 之间，然而，[La] max 值越高，VO₂max 越低。从这个意义上说，老年老年游泳运动员的有氧和无氧代谢似乎都有所下降。

先前的研究在体育赛事日程中的三个时间点评估 [LA] max 时发现，赛季结束时 [LA] max 值较低，同时 VO₂max 增加，这表明训练可以提高有氧代谢能力。在对老年游泳运动员不同游泳距离的 [LA] max 研究中发现，在调整 50 - 400 米自由泳成绩后，40 - 49 岁和 70 - 79 岁年龄组之间存在差异；然而，当仅评估 100 米自由泳距离时，25 - 35 岁和大于 56 岁年龄组之间没有差异。尽管年龄增长会导致无氧运动表现下降已得到证实，但特定的训练（高强度和增肌训练）可以减缓老年运动员的下降速度。另一方面，以有氧耐力为目标的训练会导致 II 型肌纤维的大小、力量和功率下降，毛细血管化程度增加，运动经济性提高，即对训练产生积极适应，这对耐力表现可能至关重要。因此，应该认识到，由于各种生理系统的适应性变化，特别是与 VO₂max 相关的变化，经常训练的老年人在身体表现上可能优于比他们年轻几十岁但不坚持定期训练的人。

本研究存在一些需要考虑的局限性。参与本研究的老年游泳运动员，正如该群体所预期的那样，游泳经验水平各不相同，这可能解释了 VO₂max 的差异。相对较低的 p 值限制了对统计比较结果的解释；因此，建议分析效应量和数据的变异性。由于游泳是一项技术要求很高的运动，动作变化会增加在水环境中的运动能量消耗，技术水平较低的游泳运动员可能会因推进力较低和 / 或阻力较高，导致能量系统的贡献发生变化，而这并不完全是年龄造成的。因此，研究代表游泳技术的变量对于更好地解释衰老的影响很重要。此外，众所周知，在水环境中，心率会因身体姿势、浸入深度和水温等因素而下降。然而，这种下降的幅度可能会受到个人训练水平的影响。因此，在游泳中解释因年龄增长而预期的 HRmax 下降时应谨慎。基于本研究的结果，我们建议，对于老年游泳运动员，除了提高力量和有氧耐力之外，还应关注其他训练内容，特别是改善游泳技术参数。先前的一项研究强调了针对这一年龄组的运动表现，除了生理训练之外，还需要关注其他问题的必要性。在这种情况下，老年游泳运动员 200 米全力自由泳测试中，超过 96% 的表现可以由运动学变量解释，如每个划水周期的游进距离和平均划水周期频率。

结论

不同年龄的老年游泳运动员，其生理结果的方差很大一部分可由年龄解释。尽管各组之间的 VO₂max 平均值没有差异，但 HRmax 参数随年龄下降，这会干扰耗氧量。VO₂max 的离散度表明，除年龄外，还需要考虑其他因素，如游泳经验及其与游泳技术的关系。